疲勞度偵測方法及其裝置的製作方法

2023-05-02 11:37:36

專利名稱：疲勞度偵測方法及其裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種疲勞度偵測技術，特別是一種疲勞度偵測方法及其裝置。
背景技術：
近年來，因高度工作壓力、缺乏充分休息與運動，過勞死的案例已不在少數，且青壯年的比例尤多。此外，因精神疲勞而導致的行車意外也有增加的趨勢，如何在過度疲勞前事先檢測出行車駕駛的精神狀況，以避免意外發生，為業界日益關心的議題。

發明內容
本發明提供一種疲勞度偵測方法及其裝置，利用所測量出的生理特徵值，對其線 性回歸斜率做分析判斷，有效偵測使用者的疲勞程度。本發明一實施例的疲勞度偵測方法，包括下列步驟測量一使用者在一連續時間內的一生理特徵值序列；依據此生理特徵值序列計算出一生理特徵曲線；依據生理特徵曲線運算出一線性回歸斜率；判斷一第一條件是否成立，其中第一條件為線性回歸斜率小於一斜率閥值且持續一第一時間長度；以及依據第一條件是否成立來判斷使用者的疲勞度。本發明另一實施例的疲勞度偵測裝置，包括一測量單元，用以測量一使用者在一連續時間內的一生理特徵值序列；一儲存單元，用以儲存生理特徵值序列；一運算單元，其與測量單元以及儲存單元電性連接，用以依據生理特徵值序列計算出一生理特徵曲線，且依據生理特徵曲線中計算出一線性回歸斜率，運算單元判斷一第一條件是否成立以獲得使用者的一疲勞度偵測結果，其中第一條件為線性回歸斜率小於一斜率閥值且持續一第一時間長度；以及一輸出單元，其與運算單元電性連接，用以輸出疲勞度偵測結果。以下藉由具體實施例配合附圖詳加說明，當更容易了解本發明的目的、技術內容、特點及其所達成的功效。


圖I為依據本發明一實施例的疲勞度偵測方法的流程圖。圖2A、圖2B及圖2C為依據本發明一實施例的疲勞度偵測數據。圖2D、圖2E及圖2F為依據本發明又一實施例的疲勞度偵測數據。圖3為依據本發明一實施例的疲勞度偵測方法的流程圖。圖4為依據本發明一實施例的疲勞度偵測方法的流程圖。圖5為依據本發明一實施例的疲勞偵測裝置的示意6為依據本發明一實施例的測量單元的示意圖。圖7為依據本發明又一實施例的測量單元的示意圖。主要組件符號說明S10, S20, S30, S32, S40, 步驟S42, S44, S50, S52, S54
100疲勞度偵測裝置110測量單元112超寬帶發射器114,117接收器115傳感器116傳輸線120儲存單元130運算單元 140輸出單元A1,A2>A3>. . . A15 警示信息X1標示點
具體實施例方式其詳細說明如下，所述優選實施例僅做一說明而並非用以限定本發明。請先參考圖1，圖I為本發明一實施例的疲勞度偵測方法的流程圖。如圖所示，在本實施例中，本發明的一種疲勞度偵測方法包括下列步驟，首先，測量一使用者在一連續時間內的一生理特徵值序列(步驟S10)。接著，依據所測量到的生理特徵值序列計算出一生理特徵曲線(步驟S20)。然後，依據生理特徵曲線運算出一線性回歸斜率(步驟S30)。在從生理特徵曲線中運算出線性回歸斜率之後，判斷一第一條件是否成立，其中第一條件是從線性回歸斜率中找出其斜率小於一斜率閥值，且此斜率持續一第一時間長度(步驟S40)。最後，依據第一條件是否成立來判斷使用者的疲勞度(步驟S50)。接續上述，在一實施例中，生理特徵值序列可為一心血管循環的脈衝頻率值，如心跳、脈搏的頻率值，其可藉由有線或是無線的心跳傳感器來測量每秒更新的每分鐘心跳頻率值(HR1)或每秒更新的每分鐘脈搏頻率而獲得。以心跳頻率值為例，生理特徵曲線可為將連續十個HR1的數據求其平均，以得到每十秒平均的HRltl心跳曲線，而數據的更新都是由現在時刻往前取單位時間內的數據並做平均運算，此為一種移動平均的概念。以前述每十秒平均的HRltl心跳曲線為例，一個單位時間即為10秒。同理，後述的每分鐘平均或每五分鐘平均即是以I分鐘或5分鐘為一個單位時間。請參考圖2A、圖2B及圖2C，圖2A至圖2C為依據本發明一實施例的疲勞度偵測數據。在第一實施例中，在取得使用者的每秒更新的每分鐘心跳頻率值(HR1)序列之後，依上述方式取得每十秒平均的HRltl與每分鐘平均HR6tl的信息而繪示成如圖2A所示的生理特徵曲線，再對此生理特徵曲線進行每分鐘平均的線性回歸斜率(如圖2B)計算，並記錄當其平均線性回歸斜率的斜率小於-0.05(斜率閥值)時持續的時間(如圖2C)。在第一實施例中，當每分鐘平均的線性回歸斜率的斜率小於-O. 05時且至少持續了 150秒(第一時間長度)時，如圖2C的標示點X1，則表示使用者已進入疲勞階段，需產生第一警示信息(如圖2A的警示信息A1)。若使用者的數值持續使第一條件成立，則系統可持續發出警示信息以提醒使用者(如圖2A的警示信息Α2、Α3、· · · A15)，直到數值出現變化。在又一實施例中，請一併參考圖3的流程圖以及本發明又一實施例的疲勞度偵測數據圖(圖2A、圖2D、圖2E及圖2F)。請先參考圖2A，與上一實施例的差異在於，此實施例的線性回歸斜率為每五分鐘平均的線性回歸斜率(如圖2D所示)，且此實施例還包括依據生理特徵曲線運算出線性回歸斜率之間的一差異值(如圖2E及步驟S32)。接著，除了要判斷第一條件(步驟S30)之外，也要判斷一第二條件是否成立，其中第二條件為所述差異值是否已落入一閥值區間且持續一第二時間長度(步驟S42)。最後，依據第一條件、第二條件是否成立來判斷使用者的疲勞度(步驟S52)，其中當第一條件以及第二條件成立時，則產生一第二警示信息。接續上述，在此實施例中，第一條件為當每五分鐘平均的線性回歸斜率的斜率小於O且至少持續了 140秒(第一時間長度)時，表示使用者的心跳已經漸漸變慢一段時間了。此外，第二條件為找出所計算出的各線性回歸斜率小於O且其之間的差異值落入一閥值區間，例如大於-O. 001且小於O. 004，並且持續了第二時間長度，例如大於等於60秒，則表示使用者的心跳除了已經漸漸變慢一段時間，其心跳變化幅度的差異也小，這代表使用者進入注意力下降狀態，則產生第二警示信息，例如一注意力下降警示信息，以提醒使用者需注意行車安全。
在再一實施例中，如圖4的流程圖所示，基於上一實施例的基礎下，本發明的方法還包括判斷一第三條件是否成立，其中第三條件為找出所計算出的各線性回歸斜率小於O且其之間的差異值落入閥值區間且持續一第三時間長度(步驟S44)。最後，同理，依據第一條件、第二條件、第三條件是否成立來判斷所述使用者的疲勞度(步驟S54)，當第一條件以及第三條件成立，則產生一第三警示信息。其中第三條件與第二條件大致相同，差異在於差異值落入閥值區間後所維持的時間長度，在此實施例中，第三時間長度為大於等於90秒或者大於等於第二時間長度至少30秒，也就是說，第三條件是判斷落入閥值區間的這些數值是否持續夠久的時間，故產生的第三警示信息是告知使用者已進入疲勞狀態。本發明一實施例的疲勞度偵測方法可應用於偵測行車駕駛中的使用者，生理特徵值序列以心跳頻率值為例，當第一條件以及第二條件成立，表示使用者的心跳漸漸變慢，心跳的變化幅度差異小，且這種狀態持續一段時間，這代表使用者進入注意力下降狀態，則產生注意力下降的警示信息以提醒使用者需注意行車安全。若當第一條件以及第三條件成立，表示使用者的心跳漸漸變慢，心跳的變化幅度差異小，且這種狀態持續了夠長的一段時間，這代表使用者已進入疲勞狀態，則產生疲勞警示信息以警示使用者不宜再繼續駕駛以免發生危險。利用所測量出的生理特徵值序列，對其線性回歸斜率以及各線性回歸斜率的差異值做分析判斷，可有效偵測使用者的疲勞程度。此外，兩階段判斷及警示方式，可在使用者在注意力下降時即發出警示提醒，有效預防使用者因疲勞發生意外。請參照圖5,圖5為本發明又一實施例的疲勞偵測裝置的示意圖。如圖所示，一種疲勞度偵測裝置100包括一測量單元110，用以測量一使用者200在一連續時間內的一生理特徵值序列；一儲存單元120，用以儲存生理特徵值序列；一運算單元130，與測量單元110以及儲存單元120電性連接，用以依據生理特徵值序列計算出一生理特徵曲線，且依據生理特徵曲線單純計算出一線性回歸斜率及/或一併計算出線性回歸斜率之間的一差異值，運算單元130判斷第一條件、第二條件或第三條件中至少其中之一是否成立以獲得使用者200的一疲勞度偵測結果，其中第一條件、第二條件以及第三條件的判斷方法以及各閥值的條件如上述所有實施例所描述，此處即不再贅述；以及一輸出單元140，與運算單元130電性連接，用以輸出疲勞度偵測結果。其中輸出單元140可為一顯示屏幕及一聲音裝置至少其中之一。接續上述，測量單元110可包括有線測量以及無線測量。在一實施例中，如圖6所示，測量單元110包括一超寬帶發射器112以及一接收器114。超寬帶發射器112用以發射一超寬帶信號。而接收器114用以接收一超寬帶信號經過使用者200的反射信號，並在連續時間內取得例如使用者200的心跳、脈搏的心血管循環的脈衝的頻率值。在又一實施例中，如圖7所不,測量單兀110也可包括一傳感器115、一傳輸線116以及一接收器117,以有線的方式測量使用者200的一生理特徵值序列。其中傳感器115用以與使用者200直接接觸以取得生理特徵值序列。傳輸線116與傳感器115連結，用以傳輸生理特徵值序列。最後，接收器117用以接收在連續時間內取得生理特徵值序列。可以理解的是，圖6以及圖7的圖式比例不是按疲勞偵測裝置以及使用者實際大小所繪示，其僅為一實施例以供了解本發明的技術特徵但非用以限定本發明。根據上述說明，本發明的特徵在於可利用例如為電磁波技術的非接觸方式測量使用者的生理特徵當作疲勞指針。而且，依據所測量出的生理特徵值變化來辨識使用者的疲勞程度，並在使用者注意力下降時即發出警示，可有效避免使用者發生意外。此外，使用上·只要將本發明的疲勞度偵測裝置設置於靠近心臟或脈搏的衣物上即可測量，使用上相當便利。綜合上述說明，本發明的疲勞度偵測方法及其裝置，利用所測量出的生理特徵值，對其線性回歸斜率以及各線性回歸斜率的差異值做分析判斷，有效偵測使用者的疲勞程度。以上所述的實施例僅為說明本發明的技術思想及特點，其目的在使本領域技術人員能夠了解本發明的內容並據以實施，而不能以此限定本發明，即凡是依本發明所公開的精神所作的均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明的權利要求所限定的範圍內。
權利要求
1.一種疲勞度偵測方法，其特徵在於，包括下列步驟 測量一使用者在一連續時間內的一生理特徵值序列； 依據所述生理特徵值序列計算出一生理特徵曲線； 依據所述生理特徵曲線運算出一線性回歸斜率； 判斷一第一條件是否成立，其中所述第一條件為所述線性回歸斜率小於一斜率閥值並且持續一第一時間長度；以及 依據所述第一條件是否成立來判斷所述使用者的疲勞度。
2.如權利要求I所述的疲勞度偵測方法，其特徵在於，所述線性回歸斜率為每分鐘平均的線性回歸斜率，並且所述第一條件的所述斜率閥值為小於-O. 05且所述第一時間長度為大於等於150秒。
3.如權利要求2所述的疲勞度偵測方法，其特徵在於，當所述第一條件成立，則產生一第一警示信息。
4.如權利要求I所述的疲勞度偵測方法，其特徵在於，還包括 計算所述線性回歸斜率之間的一差異值； 判斷一第二條件是否成立，其中所述第二條件為所述差異值落入一閥值區間並且持續一第二時間長度；以及 依據所述第一條件、所述第二條件是否成立來判斷所述使用者的疲勞度，當所述第一條件以及所述第二條件成立，則產生一第二警示信息。
5.如權利要求4所述的疲勞度偵測方法，其特徵在於，所述線性回歸斜率為每五分鐘平均的線性回歸斜率，並且所述第一條件的所述斜率閥值為小於O且所述第一時間長度為大於等於140秒。
6.如權利要求5所述的疲勞度偵測方法，其特徵在於，所述第二條件的所述閥值區間為大於-O. 001且小於O. 004。
7.如權利要求6所述的疲勞度偵測方法，其特徵在於，所述第二時間長度大於等於60秒。
8.如權利要求4所述的疲勞度偵測方法，其特徵在於，還包括 判斷一第三條件是否成立，其中所述第三條件為所述差異值落入所述閥值區間並且持續一第三時間長度；以及 依據所述第一條件、所述第二條件、所述第三條件是否成立來判斷所述使用者的疲勞度，當所述第一條件以及所述第三條件成立，則產生一第三警示信息。
9.如權利要求8所述的疲勞度偵測方法，其特徵在於，所述第三時間長度大於等於所述第二時間長度至少30秒並且所述閥值區間為大於-O. 001且小於O. 004。
10.如權利要求I所述的疲勞度偵測方法，其特徵在於，所述生理特徵值序列包括每秒更新的每分鐘心跳頻率值或每秒更新的每分鐘脈搏頻率值。
11.一種疲勞度偵測裝置，其特徵在於，包括 一測量單元，用以測量一使用者在一連續時間內的一生理特徵值序列； 一儲存單元，用以儲存所述生理特徵值序列； 一運算單元，其與所述測量單元以及所述儲存單元電性連接，用以依據所述生理特徵值序列計算出一生理特徵曲線，並且依據所述生理特徵曲線計算出一線性回歸斜率，所述運算單元判斷一第一條件是否成立以獲得所述使用者的一疲勞度偵測結果，其中所述第一條件為所述線性回歸斜率小於一斜率閥值並且持續一第一時間長度；以及 一輸出單元，其與所述運算單元電性連接，用以輸出所述疲勞度偵測結果。
12.如權利要求11所述的疲勞度偵測裝置，其特徵在於，所述測量單元包括有線測量以及無線測量。
13.如權利要求12所述的疲勞度偵測裝置，其特徵在於，所述測量單元為無線測量，其包括 一超寬帶發射器，用以發射一超寬帶信號；以及 一接收器，用以接收所述超寬帶信號經過所述使用者的反射信號，並在所述連續時間內取得所述生理特徵信號序列。
14.如權利要求12所述的疲勞度偵測裝置，其特徵在於，所述測量單元為有線測量，其包括 一傳感器，用以與所述使用者接觸以取得所述生理特徵信號； 一傳輸線，與所述傳感器連結，用以傳輸所述生理特徵信號；以及 一接收器，用以接收在所述連續時間內取得所述生理特徵信號。
15.如權利要求11所述的疲勞度偵測裝置，其特徵在於，所述生理特徵值序列包括每秒更新的每分鐘心跳頻率值或每秒更新的每分鐘脈搏頻率值。
16.如權利要求11所述的疲勞度偵測裝置，其特徵在於，所述線性回歸斜率為每分鐘平均的線性回歸斜率，並且所述第一條件的所述斜率閥值為小於-O. 05且所述第一時間長度為大於等於150秒。
17.如權利要求16所述的疲勞度偵測裝置，其特徵在於，當所述第一條件成立，則產生一第一警不信息。
18.如權利要求6所述的疲勞度偵測裝置，其特徵在於，所述運算單元還包括 計算所述線性回歸斜率之間的一差異值；以及 判斷一第二條件是否成立以獲得所述使用者的所述疲勞度偵測結果，其中所述第二條件為所述差異值落入一閥值區間並且持續一第二時間長度。
19.如權利要求18所述的疲勞度偵測裝置，其特徵在於，所述線性回歸斜率為每五分鐘平均的線性回歸斜率，並且所述第一條件的所述斜率閥值為小於O且所述第一時間長度為大於等於140秒。
20.如權利要求19所述的疲勞度偵測裝置，其特徵在於，所述第二條件的所述閥值區間為大於-O. 001且小於O. 004。
21.如權利要求20所述的疲勞度偵測裝置，其中所述第二時間長度大於等於60秒。
22.如權利要求18所述的疲勞度偵測裝置，其特徵在於，當所述第一條件以及所述第二條件成立，則產生一第二警示信息。
23.如權利要求18所述的疲勞度偵測裝置，其特徵在於，所述運算單元還包括 判斷一第三條件是否成立以獲得所述使用者的所述疲勞度偵測結果，其中所述第三條件為所述差異值落入所述閥值區間並且持續一第三時間長度。
24.如權利要求23所述的疲勞度偵測裝置，其特徵在於，所述第三時間長度大於等於所述第二時間長度至少30秒並且所述閥值區間為大於-O. 001且小於O. 004。
25.如權利要求24所述的疲勞度偵測裝置，其特徵在於，當所述第一條件以及所述第三條件成立，則產生一第三警示信息。
26.如權利要求11所述的疲勞度偵測裝置，其特徵在於，所述輸出單元為一顯示屏幕和一聲音裝置至少其中之一。
全文摘要
一種疲勞度偵測方法，包括測量一使用者在一連續時間內的一生理特徵值序列，並依據此生理特徵值序列運算出一線性回歸斜率和/或線性回歸斜率之間的一差異值。再利用判斷線性回歸斜率及其持續時間長度來判斷使用者的疲勞度。一種疲勞度偵測裝置也於此處提出。本發明可有效偵測使用者的疲勞程度。
文檔編號A61B5/16GK102920467SQ20111022624
公開日2013年2月13日 申請日期2011年8月8日 優先權日2011年8月8日
發明者陶德和 申請人:長天科技股份有限公司